Методы повышения эффективности использования частотно-энергетического ресурса российских геостационарных спутников связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Орлов Юрий Юрьевич

• Орлов Юрий Юрьевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Орлов Юрий Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧАСТОТНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕСУРСА ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ СПУТНИКОВ СВЯЗИ

1.1. Состояние и перспективы развития геостационарных ССС

1.1.1. Общая характеристика геостационарных ИСЗ

1.1.2. Операторы спутниковой связи в зоне радиовидимости РФ

1.1.3. Основные виды услуг ФСС

1.2. Проблемы выделения дополнительного частотного ресурса для фиксированной спутниковой службы России

1.2.1. Частотный ресурс фиксированной спутниковой службы России

1.2.2. Оценка потребностей частотного ресурса ФСС для РФ

1.3. Подходы к решению задачи эффективного использования ЧЭР

1.4. Показатели использования ЧЭР спутникового ретранслятора

1.5. Выводы

2. УПРАВЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЧАСТОТНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕСУРСА МНОГОСТВОЛЬНОГО СПУТНИКОВОГО РЕТАНСЛЯТОРА

2.1. Задача управления ресурсами ретранслятора

2.1.1. Представление КЗР через параметры ствола, среды и терминала

2.1.2. Выбор управляемых параметров

2.1.3. Общая характеристика управления ресурсами

2.2. Методы рационального выбора сигнально-кодовой конструкции

2.2.1. Критерии рационального выбора СКК

2.2.2. Критерий А.Д. Сидоренкова выбора СКК

2.2.3. Влияние неуправляемых параметров на выбор СКК

2.2.4. Методы выбора СКК

2.3. Методы улучшения загрузки многоствольного ретранслятора путём перераспределения загрузки неравномерно загруженных стволов

2.3.1. Необходимость и возможность улучшения загрузки

2.3.2. Приближённые методы решения задачи ПЗНЗС

2.3.3. Возможности методов и направления их усовершенствования

2.4. Способы управления распределением ЧЭР ретранслятора

2.4.1. Управление распределением ЧЭР отдельного ствола

2.4.2. Управление распределением ЧЭР совокупности стволов

2.5. Выводы

3. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЧАСТОТНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

РЕСУРСА СПУТНИКОВОГО РЕТРАНСЛЯТОРА

3.1 Определение стоимости спутникового ресурса

3.2 Технико-экономические показатели качества управления распределением ЧЭР

3.2.1 Технические показатели экономического эффекта

3.2.2 Стоимостные показатели экономического эффекта

3.3 Архитектура модели и методика имитационного технико-экономического моделирования

3.3.1 Общая характеристика программной реализации имитационной технико-экономической модели

3.3.2 Особенности моделирования

3.3.3 Примеры упрощённых неформальных сценариев работы ПРИМ

3.4 Результаты технико-экономического моделирования

3.5 Предложения по практической реализации управления распределением ЧЭР спутникового ретранслятора

3.6 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список сокращений и условных обозначений

A, Сокращения (аббревиатуры)

Б. Обозначения (идентификаторы)

B, Математические символы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

А. Работы автора по теме диссертации

Б. Использованные источники

ПРИЛОЖЕНИЯ

П.1. Акты реализации результатов диссертации

П.2. Дополнительные иллюстративные материалы

П.3. Дополнительные результаты

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы повышения эффективности использования частотно-энергетического ресурса российских геостационарных спутников связи»

Актуальность темы диссертации

Высокие темпы научно-технического прогресса в области телекоммуникаций оказывают огромное влияние на все стороны жизни современного общества. Доступность информационных и телекоммуникационных технологий для населения стимулирует рост количества передаваемой информации во всех сферах хозяйственной деятельности человека.

Территория Российской Федерации имеет достаточно большую протяженность как с запада на восток, так и с севера на юг. Большинство областей является трудно доступными, с холодным и арктическим климатом, в которых строительство наземных линий связи затруднительно и экономически не выгодно. В таких регионах спутниковые каналы связи остаются единственным средством доставки информационных сообщений до потребителей.

Проведенный анализ загрузки геостационарных спутниковых ретрансляторов (СР) фиксированной спутниковой службы (ФСС) показал, что практически во всех стволах имеются незанятые полосы частот шириной от нескольких десятков до нескольких сотен кГц. В общей сложности размер незадействованных полос частот удовлетворяет условиям для размещения новых заявок потребителей. Однако энергетический ресурс стволов (эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ)) полностью исчерпан.

Применительно к С и Ки диапазонам для решения проблемы рационального использования частотного и энергетического ресурса могут быть использованы подходы, связанные с введение систем управления частотным распределением, например, на базе алгоритма динамического распределения. А дефицит частотного ресурса может быть решен освоением новых диапазонов, например, Ка. Многие из этих вопросов рассмотрены в известных работах Дж. Спикера, Б.Скляра, Л.Я. Кантора, М. Левыкина, А.В. Максименко, а также в отечественной и зарубежной периодике.

Альтернативным подходом к решению проблемы рационального использования частотно-энергетического ресурса (ЧЭР) геостационарных спутников связи, на который обратил внимание А.Д. Сидоренков, является использование сигнально-кодовых конструкций (СКК), обладающих высокой спектральной эффективностью модуляции и использующих эффективное помехоустойчивое кодирование. Такие СКК снижают затраты полосы и мощности

на передачу радиосигнала, что позволяет высвободить ресурс для размещения дополнительных каналов связи. Однако возможности такого подхода выявлены не в полной мере.

Помимо применения высокоэффективных СКК, при выполнении определённых условий можно получить дополнительный ЧЭР, достаточный для удовлетворения новых требований потребителей, путём перераспределения требований потребителей ЧЭР между теми стволам спутникового ретранслятора (СР), в каждом из которых исчерпан один из распределяемых ресурса.

Именно исследованию и развитию этих двух подходов выявления и использования дополнительных ЧЭР СР при управлении их распределением посвящена диссертация, что и определяет её актуальность.

Объект диссертационного исследования - частотно-энергетический ресурс многоствольного геостационарного спутникового ретранслятора, используемый для многостанционного доступа с частотным разделением каналов земными станциями, расположенными в одной зоне обслуживания ретранслятора.

Предметом исследования является управление распределением частотно -энергетического ресурса спутникового ретранслятора по заявкам (требованиям) потребителей этого ресурса - потребительских терминалов (земных станций).

Цель диссертационной работы заключается в разработке методов улучшения технико-экономических показателей использования частотного и энергетического ресурсов спутникового ретранслятора путём рационального управления распределением этих ресурсов.

Для достижения поставленной в диссертации цели решаются следующие задачи:

1. Формулировка и обоснование принципов оценки рационального использования частотно-энергетического ресурса спутникового ретранслятора.

2. Формулировка и обоснование критериев выбора сигнально-кодовых конструкций, рационально использующих ЧЭР спутникового ретранслятора, и использование их для рационального управления распределением ЧЭР спутникового ретранслятора;

3. Разработка методов улучшения загрузки многоствольного спутникового ретранслятора путём перераспределения загрузки неравномерно загруженных стволов;

4. Разработка способов рационального управления распределением ЧЭР многоствольного спутникового ретранслятора;

5. Оценка экономического эффекта от использования предложенных способов рационального управления распределением ЧЭР СР путём имитационного моделирования.

Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в следующем:

1. Для оценки качества распределения частотно-энергетического ресурса (ЧЭР) спутникового ретранслятора (СР) по требованиям потребителей предложены показатели гарантированно распределяемого остаточного ресурса (ГРОР) отдельного ствола 7 и СР (в целом) 7. Эффективное (оптимальное) управление распределением ЧЭР ретранслятора сводится к максимизации показателя 7, а эффективное управление распределением ЧЭР отдельного ствола - к максимизации 7. При этом рациональное управление, которое реализуется на практике, должно обеспечивать близкое к эффективному распределение ЧЭР;

2. Предложены и обоснованы критерии выбора СКК потребительского терминала ПТ], рационально использующих частотно-энергетический ресурс

спутникового ретранслятора. Показателями качества s - ой сигнально-кодовой конструкции терминала ПТ], т.е. СКК8, являются коэффициенты (уровни)

запрашиваемых ресурсов (КЗР) по мощности и по полосе частот рр (у), рр (у). Они безразмерны, и чем меньше значение каждого из них при прочих фиксированных факторах, тем выше качество сигнально-кодовой конструкции. Критерии выбора представляют собой некоторые условия, соответствующие имеющим место на

практике ситуациям выбора и налагаемые на множество эффективных по Парето вект°р°в КЗР р^ = (ррр, рр);

3. Разработанные автором способы рационального управления распределением ЧЭР отдельных стволов СР по требованиям потребителей отличаются тем, что среди всех СКК, допускаемых потребительским терминалом

ПТ], выбираются лишь те, у которых векторы КЗР р (у) = (рр (У), рр (j))

эффективны по Парето в заданных условиях (характеристики ПТ и СР, условия

распространения и т.п.). При рациональном для оператора связи способе (РС-О) выбираются СКК, которые выравнивают коэффициенты (уровни) остаточных

ресурсов ствола по мощности и полосе частот. При рациональном для потребителя способе (РС-П) выбираются СКК, требующие меньших затрат от потребителя. При рациональном для потребителя или для оператора связи способе (РС-ПО) процедуры РС-П и РС-О при назначении ЧЭР потребителям чередуются в произвольной последовательности;

4. Установлены условия применимости и оценка потенциальных возможностей методов получения дополнительных гарантированно распределяемых ЧЭР путём перераспределения заявок потребителей на ЧЭР между неравномерно загруженными стволами СР. Предложены процедуры (кластерные и квазиоптимальные алгоритмы), на основе которых могут быть реализованы эти методы, и два простых алгоритма, иллюстрирующих эти процедуры: кластерный алгоритм для 2-х стволов СР и квазиоптимальный агоритм, включающий решение экстремальных задач путем использования простого генетического алгоритма. Эти алгоритмы не требует больших затрат времени для нахождения приемлемого решения при использовании современных ПЭВМ средней производительности.

5. Предложены способы рационального управления распределением ЧЭР многоствольного спутникового ретранслятора, включающие рациональное управление загрузкой отдельных стволов, дополненное при необходимости перераспределением загрузки неравномерно загруженных стволов.

6. Разработанные в диссертации система показателей, методика и инструментальная модель позволяют оценивать экономический эффект от использования различных способов управления частотно-энергетическим ресурсом многоствольного спутникового ретранслятора.

7. Результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований, показавшие высокую эффективность способов рационального управления частотно-энергетическим ресурсом многоствольного ретранслятора по сравнению с традиционным способом управления.

Результаты диссертационной работы, выносимые на защиту .

1. Принципы и критерии оценки эффективного использования частотно-энергетического ресурса спутникового ретранслятора.

2. Критерии выбора сигнально-кодовых конструкций потребительских терминалов, рационально использующих частотно-энергетический ресурс ствола СР.

3. Способы рационального управления распределением ЧЭР ствола СР по требованиям потребителей путём выбора эффективных по Парето сигнально-кодовых конструкций терминалов потребителей с дополнительным учётом предпочтений либо оператора связи (РС-О), либо потребителя (РС-П), либо с чередованием предпочтений потребителя и оператора связи (РС-ПО)

4. Условия применимости, оценка потенциальных возможностей и приближённые процедуры реализации методов получения дополнительных гарантированно распределяемых ЧЭР путём перераспределения заявок потребителей на ЧЭР между неравномерно загруженными стволами СР.

5. Совокупность технико-экономических показателей (ТЭП) для оценки экономического эффекта от применения методов рационального управления распределением ЧЭР СР, методика их оценки путём имитационного моделирования и результаты такого моделирования, подтвердившие возможность получения высоких выигрышей по введённым ТЭП от применения рационального управления.

Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждается:

• научно-теоретическим аргументированием предложенных методов выбора рациональных сигнально-кодовых конструкций и основанных на них рациональных способах управления распределением ЧЭР СР, а также приближенных методов перераспределения заявок потребителей;

• результатами, полученными в ходе технико-экономического имитационного моделирования;

• результатами применения предложенных методов перераспределения заявок потребителей при ретроспективном анализе загрузки действующего спутникового ретранслятора.

Теоретическая значимость работы состоит в разработке методов выбора СКК и основанных на них способов управления распределением ЧЭР геостационарного СР, позволяющих существенно улучшить использование ЧЭР с учётом как интересов оператора связи, так и потребителей этих ресурсов.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

• разработанные методы выбора СКК и основанные на них способы управления распределением ЧЭР отдельного ствола позволяют операторам спутниковой связи при календарном планировании и оперативном управлении

загрузкой стволов СР обеспечить дополнительный частотный и энергетический ресурс для размещения новых заявок потребителей (каналов связи) и, как следствие, существенно улучшить технико-экономические показатели.

• предложенные методы перераспределения загрузки неравномерно загруженных стволов при внедрении в практику также позволяют получить дополнительный частотный и энергетический ресурс для удовлетворения требований потребителей;

• разработанная и использованная в диссертации методика технико-экономического моделирования управления распределением ЧЭР СР может быть применена при исследовании других способов управления распределением ЧЭР отдельного ствола и СР в целом;

Реализация

Результаты работы реализованы в Информационно-космическом центре «Северная корона» (г. Санкт Петербург), а также в учебном процессе ЧВВИУРЭ (г. Череповец), что подтверждается соответствующими актами.

Апробация

Отдельные результаты диссертационной работы докладывались на пятой и шестой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиотехника, электроника и энергетика» (Москва, 2009г., 2010г.), на двух Российских научно-технических конференциях «Состояние, проблемы и перспективы создания корабельных информационно-управляющих комплексов» (Москва 2011г., 2012г.).

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано 17 печатных работ, из них 7 в научных изданиях, входящих в перечень ВАК (работы А1-А7, в том числе работы А1-А3 в изданиях, рекомендованных для группы научных специальностей 05.12.00), 4 в прочих научных журналах (работы А8-А11), 3 в трудах конференций (работы А12-А14), 3 в тезисах конференций (работы А15-А17). В работах, выполненных в соавторстве, автору принадлежит основное содержание работы (работы [А1], [А15]-[А17]), участие в постановке задачи и интерпретации результатов решения, а также разработка расчётных моделей и получение количественных результатов (работы [А2]-[А7], [А8]-[А13]).

1. ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЧАСТОТНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕСУРСА ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ

СПУТНИКОВ СВЯЗИ

Основные результаты раздела опубликованы в [А1], [А12], [А15] - [А17].

1.1. Состояние и перспективы развития геостационарных ССС 1.1.1. Общая характеристика геостационарных ИСЗ.

Подавляющее большинство зарубежных и отечественных спутников связи и вещания в настоящее время реализованы по традиционной технологии с прямой ретрансляцией сигнала и использованием контурных антенн в целях упрощения международной координации и улучшения энергетических характеристик самого ретранслятора. Для обеспечения максимального покрытия поверхности Земли на борту ретранслятора может быть установлено несколько таких антенн, строго формованных по контуру обслуживаемой зоны. Для организации межзонных соединений в схему бортового ретрансляционного комплекса (БРТК) включены динамически переключаемые матрицы, которые по командам управления с Земли в пределах выделенного для этих целей общего частотного ресурса обеспечивают необходимую коммутацию стволов ретранслятора.

В период с 2001 по 2014гг. на геостационарную орбиту (ГСО) было выведено более 200 коммерческих спутников различного назначения: фиксированной, подвижной и радиовещательной спутниковой службы. Следует отметить, что в период с 1990 по 2000гг. средняя годовая норма запуска составляла около 30 спутников в год, а в последующие первые пять лет она снизилась до 17 космических аппаратов (КА) в год (без учета спутников, потерянных при аварийных запусках). За последние пять лет в мире в среднем запускается до 21 спутника связи и вещания в год.

Консультативным комитетом коммерческих космических перевозок совместно с Федеральным управлением гражданской авиации США был проведен анализ и составлен прогноз запусков спутников связи на геостационарную орбиту до 2021г. (рис. 1.1) [Б1].

Результаты исследования показывают, что за последние четыре года, количество запусков ракетоносителей в год сократилось. Основным фактором, влияющим на сокращение количества запусков, являются многократные задержки стартов ракетоносителей из-за несвоевременной готовности спутников, особенно

большого класса [Б2], а также увеличением парных запусков, когда одним ракетоносителем выводится два спутника одновременно.

Рис. 1.1. Результаты исследования и прогноз запусков ИСЗ на геостационарную орбиту до 2021г.

Прогнозируется, что в ближайшие 5-6 лет среднее количество выводимых спутников и запусков ракетоносителей на геостационарную орбиту (соответственно 20,8 и 15,8) (табл. П.2.1) несколько уменьшится по сравнению с предшествующими четырьмя годами (соответственно 21,7 и 17).

На сегодня самый большой сегмент рынка производства (около 180 спутников или 82% от всего количества производимых геостационарных спутников связи и вещания) приходился на долю четырех американских: Space Systems/Loral на платформе LS-1300 (33 КА), Boeing на платформах BSS-376, 601, 702 (25 КА), Lockheed Martin на платформе А2100 (19 КА), Lockheed Martin на платформе А2100 (19 КА), Orbital Sciences Corporation на платформе STAR-2 (17 КА) и двух европейских компаний: Thales Alenia Space на платформах Spacebus-2000, 3000, 4000 (27 КА), EADS Astrium на платформах Eurostar-2000, 3000 (17 КА) [Б2]. Краткие характеристики спутниковых платформ представлены в таблице П. 2.2.

Важными характеристиками спутников связи, которые также используются для их классификации, считаются масса полезной нагрузки (или модуля полезной нагрузки (МПН)), выводимой на орбиту, количество транспондеров (стволов), энерговооруженность (энергопотребление) платформы или МПН и некоторые

другие показатели. Большинство производителей космической техники и операторов спутниковой связи разделяют ретрансляторы на классы по количеству эквивалентных транспондеров: малый класс - (30^60), средний класс - (60^120), промежуточный класс - (120^270) и тяжёлый класс - свыше 270 транспондеров.

Данная классификация часто используется для обозначения спутников связи, т.к. позволяет достаточно точно оценить энерговооружённость ретранслятора и его технические возможности [Б2]. В дальнейшем будем придерживаться данной классификацией.

Следующий график (рис. 1.2) отражает прогноз числа выводимых на ГСО спутников в зависимости от их массы [Б1].

25

20

15

10

реализовано прогноз

более 5400 кг

4201 - 5400 кг

2500 - 4200 кг

менее 2500 кг

7г ф

Рис. 1.2. Прогноз числа выводимых на ГСО спутников с различной массой.

Технические возможности современных спутниковых платформ позволяют иметь БРТК с большим количеством стволов, что минимизирует затраты в пересчете на канал связи. Поэтому большинство компаний производителей ставят своей целью разработку более мощных платформ с повышенной энерговооруженностью. До середины 90-х годов при строительстве бортовых ретрансляторов основной тенденцией производителей было увеличение их массы и энерговооруженности. Такое решение является вполне обоснованным с точки зрения себестоимости 1 МГц полосы пропускания ствола. При строительстве

большого космического аппарата 1МГц полосы обходится дешевле, чем при строительстве спутника малого класса. Такие спутники не обладали универсальностью и не были рассчитаны на возможность предоставления всего спектра услуг: ТВ-вещания, Интернета, передачи данных, речи и др.

В течение последних десяти лет специалисты разных стран, в том числе и России, вели обширную дискуссию о месте малых (легких), средних и больших (тяжелых) спутников в космической коммерческой индустрии [Б10]. Инициатива создания малых космических аппаратов под девизом: «Faster, Better, Cheaper» (Быстрее, Лучше, Дешевле) была объявлена NASA в 1992 году, в противовес длительным и дорогостоящим проектам создания больших КА, в условиях сокращения государственного финансирования. Как правило, малые спутники имеют монофункциональную целевую аппаратуру, негерметичную конструкцию корпуса, компактные солнечные батареи, минимум резервирующих элементов. В их производстве используются новейшие конструкционные материалы и достижения микроэлектроники. Они обладают рядом преимуществ:

1. Оперативность создания;

2. Относительно низкая стоимость строительства;

3. Возможность парного или кластерного (более двух спутников на одном ракетоносителе) запуска со спутником аналогичного класса, что существенно сокращает затраты на запуск;

4. Упрощение частотного обеспечения и международной координации;

5. Снижение рисков и цены страхования спутника.

Из-за малых размеров платформы такие аппараты являются узкоспециализированными и не имеют гибкости в конфигурации полезной нагрузки, как аппараты более высокого класса, что приводит к их низкой окупаемости. Поэтому малые спутники не получили широкого распространения по сравнению с аппаратами среднего и большого классов.

Учитывая технологические прорывы в области связи и вещания, ведущие зарубежные страны при поддержке правительств в середине 90-х гг. начали разработки целого ряда проектов по созданию на базе класса больших аппаратов экспериментальных спутников связи и вещания для отработки новых технологий для полезных нагрузок бортовых ретрансляционных комплексов. Некоторые из этих проектов были доведены до практической реализации. Первым таким проектом можно считать спутник США ACTS, который был запущен в 1993г. для

отработки и сопоставления эффективности различных способов коммутации и обработки информации на борту с применением многолучевых антенн. Сегодня на основе этих исследований создан спутник Spaceway 3.

Полученный в ходе многолетних исследований опыт строительства платформ и полезных нагрузок, сегодня позволяет производителям космической техники создавать высокоэффективные спутники связи на базе средних и больших аппаратов. Ретрансляторы таких ИСЗ сегодня составляют основу спутниковых группировок большинства операторов.

1.1.2. Операторы спутниковой связи в зоне радиовидимости РФ

Общее количество спутников связи гражданского назначения, расположенных на геостационарной орбите в зоне радиовидимости (ЗРВ) Российской Федерации и стран СНГ, насчитывает около 250 космических аппаратов (КА). КА распложены в подспутниковых точках от 58° з.д. до 171° з.д.

Основными представителями среди стран-операторов спутниковой связи являются государства США, Европы (Франция, Великобритания, Люксембург, Швеция, Турция и др.) и стран Юго-Восточной Азии (Индия, Китай, Япония и др.).

Следует отметить, что большинство спутников связи, находящихся в ЗРВ РФ и стран СНГ, нацелены на решение внутригосударственных или внутрирегиональных задач. Например, КА Австралии и Индии имеют зону покрытия бортовыми антеннами только территории собственных государств, а КА стран Юго-Восточной Азии в своем большинстве обеспечивают спутниковой связью только отдельно взятые регионы, включающие южно-азиатские государства.

ИСЗ-ретрансляторы стран Европы

Основными территориями, покрываемыми бортовыми антеннами спутниковых ретрансляторов стран Европы, являются Европейская часть РФ и прилегающие к ней страны СНГ, а основную зону обслуживания для предоставления услуг спутниковой связи составляют европейские страны и страны ближнего востока.

На рисунке 1.3 представлено соотношение между ИСЗ-ретрансляторами Европы, использующими разные диапазонам частот. Из рисунка видно, что преимущественным для организации каналов связи является Ки- диапазон (85% от общего количества ИСЗ-ретрансляторов). КА, работающие в обоих диапазонах ^

Ки составляют 15% от общего количества спутников связи. Следует отметить, что в последнее время на территории Европейских стран наблюдается сокращение использования технических средств, работающих в С-диапазоне. Преимущественными видами поляризации в Ки-диапазоне является линейная вертикальная и горизонтальная поляризации. Срок активного существования (САС) КА составляет 10-15 лет.

Европа

Ки-диап.

85%

Рис. 1.3. Соотношение между ИСЗ-ретрансляторами стран Европы, использующими разные диапазоны частот.

ИСЗ-ретрансляторы США

Покрытие территории РФ и стран СНГ бортовыми антеннами ИСЗ-ретрансляторов США можно разделить на три основные зоны.

Зона№1 включает в себя Европейскую часть РФ, граничащие с ней страны СНГ, страны Западной Европы.

Зона№ 2 включает всю территорию РФ, за исключением Чукотского АО, граничащие с РФ страны СНГ и приграничные государства Азии.

3она№3 объединяет территорию Западной и Восточной Сибири, Дальний Восток, Чукотский АО, страны Юго-Восточной Азии.

Рис. 1.4 демонстрирует соотношение между ИСЗ-ретрансляторами США, использующими разные диапазоны частот.

США

С-диап. 10%

^-диап. 7%

СЖл -

диап.

83%

Рис. 1.4. Соотношение между ИСЗ-ретрансляторами США, использующими разные диапазоны частот.

Из рисунка следует, что основу спутниковой группировки США составляют спутники связи, способные одновременно работать в двух диапазонах частот (С и Ки). Преимущественными видами поляризации в С- диапазоне является круговая поляризация правого и левого вращения, а в Ки-диапазоне - линейная вертикальная и линейная горизонтальная. Срок активного существования КА составляет 10-15 лет.

ИСЗ-ретрансляторы стан Юго-Восточной Азии

Анализ зон покрытия бортовыми антеннами ИСЗ-ретрансляторов стран Юго-Восточной Азии показывает, что доминирующими территориями обслуживания являются государства азиатско-тихоокеанского региона. На территории РФ возможно предоставление услуг связи вышеуказанными КА только в районе Дальнего Востока и Камчатского полуострова. Однако, территории РФ находятся на краях зон покрытия бортовых антенн, что не является наиболее выгодным условием для оказания услуг связи.

Рис. 1.5 демонстрирует соотношение ИСЗ-ретрансляторов Юго-Восточной Азии, использующими разные диапазоны частот.

Ю-В Азия

Ки-диап. 29%

С-диап. 7%

С/Ки-диап. 64%

Рис. 1.5. Соотношение ИСЗ-ретрансляторов стран Юго-Восточной Азии, использующими разные диапазоны частот.

ИСЗ-ретрансляторы стран Ближнего Востока

Основными территориями, покрываемыми ИСЗ-ретрансляторами стран Европы, являются Европейская часть РФ, прилегающие к ней страны СНГ. На рисунке 1.6 представлено соотношение ИСЗ-ретрансляторов стран Ближнего Востока использующими разные диапазоны частот, .

Б.Восток

Ки-диап. 45%.

С/Ки-диап. 33%

С-диап.

22%

Рис. 1.6. Соотношение ИСЗ-ретрансляторов стран Ближнего Востока, использующими разные диапазоны частот

Преимущественными видами поляризации является в С-диапазоне круговая правого и левого вращения, а в Ки-диапазоне - линейная вертикальная и линейная горизонтальная поляризация. Срок активного существования составляет 8-12 лет.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Орлов Юрий Юрьевич, 2018 год

Б. Использованные источники

1. COMSTAC 2013 commercial geosynchronous orbit (GSO) launch demand forecast / Commercial Space Transportation Forecasts, 2013. Р. 7-29.

2. Крылов А.М. Геостационарные спутники связи и вещания за первые 9 лет нового века // Технологии и средства связи, 2010. С.40-43.

3. Сайт с обзорами ракетно-космической техники [Электронный ресурс] URL: http://space.skyrocket.de/directories/sat_bus.htm (дата обращения 04.04.2011).

4. Официальный сайт компании Space System Loral [Электронный ресурс] URL: http://www.ssloral.com (дата обращения 05.04.2011);

5. Официальный сайт компании Thales Alenia Space [Электронный ресурс] URL: http://www.thalesgroup.com (дата обращения 05.04.2011);

6. Официальный сайт компании Boeing [Электронный ресурс] URL: http://www.boeing.com (дата обращения 06.04.2011);

7. Официальный сайт компании Lockheed Martin [Электронный ресурс] URL: http://www.lockheedmartin.com (дата обращения 08.04.2011);

8. Официальный сайт компании Astrium [Электронный ресурс] URL: http://www.astrium.eads.net (дата обращения 11.04.2011);

9. Официальный сайт компании Orbital [Электронный ресурс] URL: http://www.orbital.com (дата обращения 15.04.2011);

10. Севастьянов Н.Н., Бранец В.Н., Панченко В.А., Казинский Н.В., Кондранин Т.В., Негодяев С.С. Анализ современных возможностей создания малых космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли. // Сборник статей МФТИ. 2009. т.1. №3, С. 14-22

11. Официальный сайт компании ФГУП «Космическая связь» [Электронный ресурс] URL: http://www.rscc.ru (дата обращения 27.04.2011);

12. Постановление Правительства РФ №635 от 22.10.2005 «Об утверждении Федеральной космической программы России на 2006-2015 годы» // СПС КонсультантПлюс.

13. Company Profiles. Analysis of FSS Operators / Euroconsult, Paris-Montreal, 2012. 450 pp.

14. Регламент ФГУП «Космическая связь», 2012г.

15. Официальный сайт компании ОАО «Газпром космические системы» [Электронный ресурс] URL: www.gascom.ru (дата обращения 28.04.2011);

16. Севастьянов Д.Н. Система спутниковой связи «ЯМАЛ»: существующая инфраструктура и планы развития// Электросвязь. 2010. № 10. с.33-34.

17. Годовой отчет ОАО «Газпром космические системы» за 2012г. / ОАО «Газпром космические системы», 2012г. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http://www.gazprom-spacesystems.ru/upload/investor/ annual_reports/annual_report_2012.pdf (дата обращения 21.03.2013).

18. Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации (утв. Президентом РФ 7 февраля 2008 г. № Пр-212) // СПС КонсультантПлюс.

19. Решение ГКРЧ № 08-23-03-001 от 26.02.2008 «Об упрощении процедур частотного обеспечения и применения земных станций спутниковой связи технологии VSAT на территории Российской Федерации» // СПС КонсультантПлюс.

20. VSAT-сети в России / Приложение к журналу Стандарт // Стандарт №1 (132), 2014. С.1.

21. Официальный сайт Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям [Электронный ресурс] URL: www.fapmc.ru (дата обращения 01.12.2014)

22. Постановление Правительства РФ №985 от 3 декабря 2009 г. «О федеральной целевой программе «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009 - 2015 годы» // СПС КонсультантПлюс.

23. Постановление Правительства РФ от 02.09.1998 N 1016 "О мерах по обеспечению устойчивого функционирования орбитальной группировки и развития сетей спутниковой связи и вещания Российской Федерации" // СПС КонсультантПлюс.

24. Постановление Правительства РФ №88 от 1 февраля 2000 г. «Об утверждении основных положений государственной политики в области распределения, использования и защиты орбитально-частотного ресурса Российской Федерации и положения о государственном регулировании допуска и использования иностранных систем спутниковой связи и вещания в информационном (телекоммуникационном) пространстве Российской Федерации» // СПС КонсультантПлюс.

25. Отчет Международного союза электросвязи МСЭ-R SM.2012-4 «Экономические аспекты управления использования спектром» / Международный Союз Электросвязи, 2014. Систем. требования: Microsoft Word

http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-SM.2012-4-2014-MSW-R.docx (дата обращения 10.12.2014).

26. Быховский М.А. Метод повышения эффективности использования частотно-орбитального ресурса в спутниковой связи // Электросвязь. 2007. № 11. с.20-25.

27. Кащеев А.А. Методы повышения эффективности использования ресурсов геостационарных сетей спутниковой связи, автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.13.13, 05.12.13 / А. А. Кащеев. - Рязань: [б. и.], 2009. 16 с.

28. Осипов М.Ю., Сычужников В.Б. Повышение эффективности использования частотного ресурса в спутниковых сетях сферы науки и образования/ Материалы XIII Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2006", 2006. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http: //tm.ifmo .ru/tm2006/src/ 113bs. pdf

29. Ефимов А.Б., Белькович В.П. Оценка эффективности использования стандарта DVB-S2 для спутниковых систем связи // Электросвязь. 2008. №2 10. с.66-68.

30. Варгаузин В.А. Вблизи границы Шеннона [Текст] // ТелеМультиМедиа, №34, 2005. C.3-10.

31. Сидоренков А.Д. Об эффективности сигнально-кодовых конструкций, используемых в спутниковой связи // Труды Научно-исследовательского института радио. 2007. № 2. С. 49-60.

32. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ. -М.: Связь, 1979. -592с.

33. Аболица А.М. Спутниковые системы связи. Основы структурно-параметрической теории и эффективности. М.: ИТС, 2004. 426.с.

34. Березин Е.А. Оптимальное распределение ресурсов и элементы синтеза систем; Под ред. Е.В. Золотова. М.: Сов. Радио, 1974. 304 с.

35. Саати Т. Целочисленные методы оптимизации и связанные с ними экстремальные проблемы /Пер. с англ. под. И.А. Ушакова. - М.: Мир, 1974. 304 с.

36. Юдин Д.Б. Горяшко А.П., Немировский А.С. Математические методы оптимизации устройств и алгоритмов АСУ /Под ред. Ю.В. Асафьева, В.А. Шабалина. - М.: Радио и связь, 1988. 288 с.

37. Сигал И.Х., Иванова А.П. Введение в прикладное дискретное программирование: модели и вычислительные алгоритмы: учеб. пособие. — Изд. 2-е, испр. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 240 с.

38. Анпилогов В.Р. Анализ уровня цен на спутниковый ресурс // Технологии и средства связи. Спутниковая связь 2007, 2007. С. 87-89.

39. Гуткин Л.С. Оптимизация радиоустройств по совокупности показателей качества. М.: Сов. радио, 1975. 368с

40. Теория электрической связи: учебное пособие /К.К. Васильев, В.А. Глушков, А.В. Дормидонтов, А.Г. Нестеренко; под общ. ред. К.К. Васильева. -Ульяновск: УлГТУ, 2008. 452 с.

41. Теория передачи сигналов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, Л.М. Финк. - М.: Радио и связь, 1986. 304с.

42. Xiong F. Digital Modulation Techniques // Artech House Publishers, 2006. 1039 р.

43. РД 45.192-2001. Правила технической эксплуатации спутниковых линий (ПТЭ-СпЛ). Книга 4. Часть 3: Стандарт отрасли. - М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2001.

44. Березин Е.А. Оптимальное распределение ресурсов и элементы синтеза систем /Под ред. Е.В. Золотова. - М.: Сов. Радио, 1974. 304 с.

45. Панченко Т.В. Генетические алгоритмы [Текст]: учебно-методическое пособие /под ред. Ю.Ю. Тарасевича. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2007. 87с.

46. Крылов А.М. Сравнительный анализ финансирования гражданских космических программ России, Китая, Индии и США // Спутниковая связь и вещание. Специальный выпуск, 2012. С. 28-31.

47. Максимей И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988. 232 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ П.1. Акты реализации результатов диссертации

УТВЕРЖДАЮ Врио заместителя начальника Череиов^Вйр&^шего военкою

L.bíuiymtH

АКТ

о внедрении результатов диссертационных исследований на соискание ученой степени кандидата технических наук Орлова Юрия Юрьевича в учебном процессе ЧВВИУРЭ (г. Череповец)

Комиссия я составе:

председатель комиссии: заместитель начальника факультета №1 по

учебной работе, кандидат технических наук Батчев С, Л.,

члены комиссии: начальник кафедры .Чу 12, кандидат техниче-

ских наук, доцент Носиков D.H. заместитель начальника кафедры №12, кандидат технических наук, доцент Разушин А.П.

доцеггг кафедры №12, доктор технических наук, доцент Тавалинский Д.А.

составила настоящий акт ь том, что основные научные результаты диссертационных исследований Орлопа Юрия Юрьевича, а именно:

- методы попишення ■эффекшшюсти использования частоано-энергетического ресурса российских тктадионариых ситников связи.

внедрены в учебный процесс ЧВВИУРЭ (г. Череповец) на кафедре №12 по дисциплине:

"Сетевые информационные технологии", тема №1 "Основы построения информационно-вычислительных сетей". Изменения внесены в материалы для проведения лекции № 1/3 "Сигналы первичных сетей".

Внесете изменении и дополнения » учебно-методические материалы но данной дисциплине поянолшш повысить уровень теоре]ичаскол в практической подготовки курсантов факультета №1 п части изучения методов повышения .^ффекхивности использования частотно-энергетического ресурса геостационарных спутников связи, используемых в качестве основы для построения первичных се тей.

П.2. Дополнительные иллюстративные материалы

Таблица П.2.1. Прогноз количества выводимых КА и запусков ракет-носителей

[Б1]

Показатель Год Общее Среднее

2016 2017 2018 2019 2020 2021 число значение

Число выводимых ИСЗ 21 20 20 20 22 22 125 20.8

Число парных запусков ИСЗ 5 5 5 5 5 5 30 5

Число запусков РН 16 15 15 15 17 17 95 15.8

Таблица П. 2.2. Характеристики спутниковых платформ и их модификаций [Б2]

Платформа Энерговооружённость Стартовая масса КА, Масса МПН, кг САС КА, лет Количество стволов

МПН, кВт кг

Б8-1300 5-18 до 5500 15 12 - 150

8раееЬш-2000 3,5 1900 - 3000 13 60 - 80

8раееЬш-3000 5 - 15 3000 - 5900 до 500 15 80 - 100

8раееЬш-4000 В2 4,7-5,5 2900-3500

8раееЬш-4000 В3 6 4100

8раееЬш-4000 С1 6 4500 до 500 15 80-100

8раееЬш-4000 С2 8 4850

8раееЬш-4000 С3 10 5300

8раееЬш-4000 С4 12 5900

В88-376 0,8-2 до 1800 11 до 30

В88-601 до 10 до 3300 15 до 60

В88-702 МР В88-702 8Р 6-12 3-18 до 6300 15 50-150

А2100А А2100АХ 1-4 4-15 до 6800 15 5-20 50-100

Бигов1аг-2000 2-4 160-02300 до 500 12 30-50

Бигов1аг-2000+ 4-7 230-03400 50-70

БигоБ1аг-3000 6-10 6000

БигоБ1аг-30008 6-8 5000

БигоБ1аг-30000М 6-10 6000 до 1200 15 80-100

БигоБ1аг-3000БХ 10-14 6400

8ТАЯ-2 до 5 2300 900 15 до 50

Таблица П. 2.3. Частотный ресурс России в полосах частот фиксированной

спутниковой службы, выделенных в рамках международной координации.

Оператор спутниковой Частотный ресурс, МГц

№ Орбитальная позиция Выделенный 2015г. (фактический) 2020г. (прогноз)

связи C Ku C Ku C Ku

1 14,0°з.д. ГПКС 1500 1000 500 1000 1200 750,4

2 11,0°з.д. ГПКС 1500 1500 500 1000 667 1500

3 40,0°в.д. ГПКС 1500 1500 450 750 1200 1500

4 49,0°в.д. ГКС 1374 1360 1360

5 53,0°в.д. ГПКС 1500 1500 0 1500 700 1500

6 55,0°в.д. ГКС 40 1460 0 1440 1440

7 80,0°в.д. ГПКС 1500 1500 920 750 1500 1500

8 90,0°в.д. ГКС 1500 1500 1360 1440 1360 1440

9 96,5°в.д. ГПКС 1500 1500 500 1000 667 1500

10 103,0°в.д. ГПКС 1500 1500 600 250 1280 1500

11 140,0°в.д. ГПКС 1500 1500 920 750 1500 1500

12 145,0°в.д. ГПКС 1088 720 600 0 600 0

Примечание. В таблице не приведены полосы частот в Ка-диапазоне, так как он

преимущественно используется для связи «точка - многоточка».

Таблица П.2.4. Описание возможных помех в стволах диапазонов С и Ки спутников-ретрансляторов ГПКС.

ОП КА С-диапазон Ku- диапазон

Описание помехи Возможность устранения помехи Описание помехи Возможность устранения помехи

1 2 3 4 5 6

ч 00 о «Экспресс-А №4» Помехи присутствуют во всем диапазоне на линии вниз от наземных радиорелейных станций (РРС). Устранить невозможно. Частичное решение возможно путём исключения из зоны обслуживания стран Западной Европы и включением в состав МПН КА стволов с номерами выше №6 Наличие помех возможно в стволах №№ 12, 20, 22, 24 и 26 от КА Те^аг-12 (150° з.д.). Требуется согласование с оператором ТеЫаг-12. Минимизация помех возможна путём координации работы сетей в точках ГСО 150 з.д. и 140 з.д.

« СО о «Экспресс-АМ 44» Аналогично Аналогично Наличие помех не отмечено Не требуется

Таблица П.2.4. (Продолжение 1)

3

4

5

6

« и

о О

Наличие помех не отмечено

Не требуется

о о

(U CP

с

о и

о

Помехи присутствуют

в сетях КА Экспресс-АМ1 от сетей КА Hellas Sat-2 (39° в.д.).

Требуется согласование с

оператором Hellas Sat-2 (39E). Помехи имеются в стволах №№ В1, В3, В5 и В7. Имеются технические предложения, которые позволяет полностью исключить влияние сетей КА "Hellas-Sat-2".

« и

m i/o

VO

о о

(U CP

с

о и

о

Наличие помех не отмечено

Не требуется

Отмечены помехи в

стволах В1 и В6 от ЗС

потребителей, работающих в стволах смежной поляризации.

Возможно устранить, обеспечив требования Регламента ГПКС к ЗС.

« и

о

О

оо

(N

О О

<и CP

с

о и

о

Присутствуют помехи в

стволах №№ 2-5, 2А-5А на линии вниз (от наземных РРС). Возможно наличие помех в стволах №№ 5-18, 5А-18А от КА Тайком-5,6.

Возможно частичная минимизация влияния помех, путем выбора угла места и азимута ЗС.

В настоящее время помехи не

зарегистрированы. В случае их возникновения потребуется координация работы сетей обоих спутников связи._

Наличие помех не отмечено

Не требуется

1

2

Таблица П.2.4. (Продолжение 2)

1 2 3 4 5 6

96,50 в.д. «Экспресс-АМ33» Пр исутствуют помехи в стволах №№ 2-5, 2А-5А на линии вниз (от наземных РРС). Возможно частичная минимизация влияния помех, путем выбора угла места и азимута ЗС. Наличие помех возможно от КА NSS-6. В настоящее время условие работы обоих сетей согласовано. Уменьшение уровня помех в стволах диапазона возможно путем изменения зоны обслуживания перенацеливаемого луча, что и предпринято в настоящее время.

« И о m о «Экспресс-АМ3» Наличие помех возможно от КА Zhongxing 22A (103°в.д.) в стволах №№ 5-18, 5А-18А. В настоящее время помехи не зафиксированы. В случае их возникновения потребуется координация работы сетей обоих спутников связи. Наличие помех не отмечено Не требуется

.д. в. о О «Экспресс-АМ5» Наличие помех не отмечено Не требуется Наличие помех не отмечено Не требуется

.д. в. о 5 н (D И Наличие помех возможно от КА ABS-3 (1460 в.д.) в стволах №№ 5-18, 5А-18А (при работе с КА типа «Экспресс»). Возможно частичная минимизация влияния помех, путем согласования работы сетей обоих КА. Наличие помех возможно от КА Superbird 1440 в.д.) в стволах №№ 22, 24 и 26(при работе с КА типа «Экспресс»). Возможно частичная минимизация влияния помех, путем согласования работы сетей обоих КА.

ОП - орбитальная позиция КА на геостационарной орбите.

П.3. Дополнительные результаты

П.3.1. Расчёт прогнозируемого дефицита частотного ресурса

Для оценки необходимого частотного ресурса воспользуемся прогнозом составленным компанией ЕигосошиИ [Б1]. Рассмотрим только традиционные С и Ки диапазоны частот, выделенные для фиксированной спутниковой службы.

По данным компании ЕигосошиИ ежегодный прирост частотного ресурса составляет 3,5% от используемой емкости в С-диапазоне и 5,9% от используемой емкости в Ки-диапазоне. Ежегодное увеличение необходимого частотного ресурса подтверждается ростом спроса на предоставление каналов связи для оказания различных видов услуг (Рис.1.17)

2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021

Рис. 1. 17. Анализ спроса и прогноз роста числа эквивалентных столов для оказания услуг спутниковой связи.

В соответствии с международной координацией для фиксированной спутниковой службы РФ выделены полосы частот в 12 орбитальных позициях на дуге геостационарной орбиты от 140 з.д. до 1450 в.д. (Табл. П.2.3.). С учетом обеих поляризаций суммарная емкость в С и Ки диапазонах составляет соответственно 16,0 ГГц и 15,2 ГГц. Возможность полноценно использовать выделенные полосы частот ограничивается наличием в большинстве точках ГСО помех от соседних спутниковых сетей связи (таблица П.2.4). Если учесть данное обстоятельство, то для оказания услуг связи без каких-либо ограничений могут быть задействованы полосы частот в размере 6,7 ГГц в С-диапазоне и 9,9 ГГц в диапазоне.

По состоянию на 1 января 2014г. суммарный частотный ресурс на эксплуатируемых спутниках связи России (операторы спутниковой связи ГПКС и ГКС) составлял около 7,7 ГГц в С-диапазоне и около 9,9 ГГц в Ku-диапазоне. Часть каналов связи ретранслируется в участках, пораженных помехами (каналы связи работают с ограничениями). К 2022 году в случае успешных запусков суммарный частотный ресурс на спутника связи ГП КС и ГКС составит около 11,0 ГГц в С-диапазоне и около 13,4 ГГц в Ku-диапазоне.

В соответствии с результатами анализа копании Euroconsult в 2022 году, если в течении ближайших лет динамика спроса на частотный ресурс останется на уровне существующего прогноза, для оказания услуг спутниковой связи потребуется иметь около 10,2 ГГц в C-диапазоне и около 15,6ГГц в Ku-диапазоне. Таким образом, в Ku-диапазоне, без учета частот, пораженных помехами, ожидается нехватка полосы порядка 2,2ГГц.

С одной стороны, в C-диапазоне ситуация выглядит гораздо лучше, чем в Ku. Наблюдается переизбыток в полосе частот на 0,8ГГц. Но следует учесть, что с развитием сетей LTE в ближайшее время в ряде районов могут быть введены ограничения на использования полос частот 3500-3800МГц, совпадающих с полосами частот C-диапазона фиксированной спутниковой службы. Тогда, в зависимости от введенных ограничений, для оказания услуг спутниковой связи в C-диапазоне можно будет задействовать суммарную полосу 7,6-9,3ГГц. В этом случае нехватка полосы частот станет весьма ощутимой и составит от 0,9ГГц до 2,2ГГц.

П.3.2. Определение состава множеств ¿¿2 , А^) S-критерия

Таблица П.3.2.1. Значения показателей а^, А ^, За^, ЗА4ШЗ ^ = 1,23

ър ЪР А ¿ав а0с[В - 4,94 А 0ЛВ = 0,04

s Описание СКК ър + ър ър - ър 1 Ов А.ав ЗА

01 TPC 5/16, BPSK -4,18 5,84 1.66 -10.02 1.66 6.60 10.02 9,98

02 V+RS1/2, BPSK -2,38 4,22 1,84 -6.60 1,84 6,78 6.60 6,54

03 TPC 21/44, BPSK -3,68 4,01 0.33 -7.69 0.33 5,27 7.69 7,65

04 TPC 0,495, BPSK -3,78 3,85 0.07 -7.63 0.07 5,01 7.63 7,59

05 LDPC 1/2, BPSK -4,78 3,80 -0.98 -8.59 -0.98 3,96 8.59 8,55

06 V 1/2, BPSK 0,72 3,80 4.52 -3.08 4.52 9,46 3.08 3,04

07 TPC 0,793, BPSK -2,58 1,80 -0.78 -4.38 -0.78 4,16 4.38 4,34

08 V+RS 1/2, QPSK -2,98 1,30 -1.68 -4.28 -1.68 3,26 4.28 4.24

09 TPC 0,495, QPSK -3,78 0,84 -2.94 -4.62 -2.94 2,00 4.62 4,58

10 LDPC 1/2, QPSK -4,78 0,79 -3.99 -5.57 -3.99 0,95 5.57 5,53

11 TPC 1/2, QPSK -3,38 0,79 -2.59 -4.17 -2.59 2,35 4.17 4,13

12 V 1/2, QPSK 0,72 0,79 1.51 -0.07 1.51 6,45 0.07 0,03

13 LDPC 2/3, QPSK -4,48 -0,46 -4.94 -4.02 -4.94 0 4.02 3,98

14 V+RS 3/4, QPSK -1,88 -0,46 -2.34 -1.42 -2.34 1.42 1,38

15 TPC 0,495, 8-PSK -3,78 -0,93 -4.71 -2.85 -4.71 0,23 2.85 2,81

16 LDPS 3/4, QPSK -3,78 -0,97 -4.75 -2.81 -4.75 0,19 2.81 2,77

17 TPC 3/4, QPSK -3,08 -0,97 -4.15 -2.21 -4.15 0,79 2.21 1,17

18 V 3/4, QPSK 1,32 -0,97 0.35 2.29 0.35 5,29 2.29 2,25

19 V+RS 7/8, QPSK -0,18 -1,13 -1.31 0.95 -1.31 3,63 0.95 0.91

20 TPC 0,793, QPSK -2,58 -1,21 -3.79 -1.37 -3.79 1,15 1.37 1,33

21 V+RS 7/8, QPSK 0,22 -1,22 1.00 1,44 1.00 5,94 1,44 1,40

22 TPC 7/8, QPSK -2,88 -1,64 -4.52 -1.22 -4.52 0,42 1.22 1,18

23 V 7/8, QPSK 2,52 -1,64 0.88 4.16 0.88 5,82 4.16 4,12

Обозначения

V - свёрточный код с Витерби-декодированием, V+RS - каскадный код с внутренним свёрточным кодом с Витерби-декодированием и с внешним кодом Рида-Соломона (РС), TCM - решётчатый код, TCM+ RS - каскадный код с внутренним кодом TCM и внешним кодом РС, TPC - блочный турбокод, LDPC - блочный код c с малой плотностью проверок на чётность. BPSK - ФМн-2, QPSK - ФМн-4, 8-PSK - ФМн-8, 8-QAM - 8-КАМ, 16-QAM - 16-КАМ, 64-QAM - 64-КАМ.

Таблица П.3.2.2. Значения показателей т^, Л ^, , ¿>Лхав « = 24,46

ьр ьр Л зав Т0сВ -4,94 ^ о^в = 0,04

8 Описание СКК Ьрав + Ь РЬР - ь мв^ав ь ь ив Тв Т8<В Л «ав

24 TCM+RS 2/3, 8-PSK -0,58 -1,85 -2.43 1.27 -2.43 2,51 1.27

25 TPC 0,95, QPSK 0,12 -2,00 -1.88 2.12 -1.88 3.06 2.12

26 TPC 0,495, 16QAM 1,72 -2,17 -0.45 4.42 -0.45 4,49 4.42

27 ЬБРС 2/3, 80ЛМ -2,18 -2,22 -4.40 0.04 -4.40 0.54 0.04 0

28 TCM 2/3, 8-PSK 3,42 -2,22 1.20 5.64 1.20 6,14 5.64

29 ЬБРС 3/4, 80ЛМ -1,48 -2,73 -4.21 1.25 -4.21 0.73 1.25

30 TPC 3/4, 8-PSK -0,08 -2,73 -2.81 2.65 -2.81 2,13 2.65

31 TPC 3/4, 8QAM 0,42 -2,73 -2.31 3.15 -2.31 2.63 3.15

32 TPC 0,793, 8-PSK 0,12 -2,97 -2.85 3.09 -2.85 2,09 3.09

33 ТРС 7/8, 8-ОЛМ -0,28 -3,40 -3.68 3.12 -3.68 1.26 3.12

34 TPC 7/8, 8-PSK 0,12 -3,40 -3.28 3.52 -3.28 1,66 3.52

35 V+RS 3/4, 16QAM 1,52 -3,57 -2.05 5.09 -2.05 2,89 5.09

36 TPC 0,95, 8-PSK 3,72 -3,76 -0.04 7.48 -0.04 4,9 7.48

37 TPC 0,95, 8QAM 4,02 -3,76 0.26 7.78 0.26 5,2 7.78

38 ЬБРС 3/4, 160ЛМ 0,02 -3,98 -3.96 4.00 -3.96 0.98 4.00

39 TPC 3/4, 16QAM 1,32 -3,98 -2.66 5.30 -2.66 2,28 5.30

40 V 3/4, 16QAM 6,62 -3,98 2.64 10.06 2.64 7,58 10.06

41 TPC 0,793, 16QAM 2,62 -4,22 -1.60 6.84 -1.60 3,34 6.84

42 V+RS 7/8, 16QAM 3,02 -4,24 -1.22 7.26 -1.22 3,72 7.26

43 ТРС 7/8, 160ЛМ 1,22 -4,65 -3.43 5.87 -3.43 1.51 5.87

44 V 7/8, 16QAM 7,52 -4,65 2.87 12,17 2.87 7,81 12,17

45 ТРС 3/4, 640ЛМ 5,12 -5,74 -0.62 10.86 -0.62 4.32 10.86

46 ТРС 7/8, 640ЛМ 5,82 -6,41 -0.59 12.23 -0.59 4.35 12.23

Обозначения

V - свёрточный код с Витерби-декодированием, V+RS - каскадный код с внутренним свёрточным кодом с Витерби-декодированием и с внешним кодом Рида-Соломона (РС), TCM - решётчатый код, TCM+ RS - каскадный код с внутренним кодом TCM и внешним кодом РС, TPC - блочный турбокод, LDPC - блочный код c с малой плотностью проверок на чётность. BPSK - ФМн-2, QPSK - ФМн-4, 8-PSK - ФМн-8, 8-QAM - 8-КАМ, 16-QAM - 16-КАМ, 64-QAM - 64-КАМ.

Таблица П.3.2.3. Состав множеств + ^¿ъ, А0^ + ^А^)

О^сав + Асав + 5Аав)

8 Описание СКК Чав =-4,94 , Асав = 0,04 ^ав ¿Аав = 0,54' = 3,98 у ^ло

^"ав 0 0,27 0,54 0 0,27 0,54 0 0,27 0,54

ЗАв 0 0 0 1,99 1,99 1,99 3,98 3,98 3,98

10 LDPC 1/2, QPSK •

13 LDPC 2/3, QPSK • • • •

15 TPC 0,495, 8-PSK • •

16 LDPS 3/4, QPSK • • •

22 TPC 7/8, QPSK • • •

27 LDPC 2/3, 8QAM • • • •

29 LDPC 3/4, 8QAM •

33 TPC 7/8, 8-QAM •

38 LDPC 3/4, 16QAM •

43 TPC 7/8, 16QAM •

45 TPC 3/4, 64QAM •

46 TPC 7/8, 64QAM •

Обозначения

• СКК принадлежит множеству, Пересечение множеств

П.3.3. Влияние изменения неуправляемых параметров спутникового ретранслятора и потребительского терминала на состав множеств Бг

рациональных СКК по критериям г е {2Ъ, 3,7}.

Таблица П.3.3.1. Множества рациональных СКК для различных частотно-энергетических параметров спутникового ретранслятора при OBO=6 дБ

ЭИИМ=50 дБВт

8 Описание СКК ^ = 40МГц пот ^ AF = 54МГц пот АР = 72МГц пот ^

10 LDPC 1/2, QPSK -4,87 -3,57 -2,32 с3

13 LDPC 2/3, QPSK -3,32 с3 Сорг -2,02 С 3 Сорг -0,77 орг

16 LDPS 3/4, QPSK -2,11 -0,81 0,44 С 2 Сорг

22 TPC 7/8, QPSK -0,54 0,76 2,01

27 LDPC 2/3, 8QAM 0,74 2,04 3,29

29 LDPC 3/4, 8QAM 1,95 3,25 4,50

33 TPC 7/8, 8-QAM 3,82 5,12 С 4 Сорг 6,37 С 4 Сорг

38 LDPC 3/4, 16QAM 4,70 С 4 Сорг 6,00 7,25

43 TPC 7/8, 16QAM 6,57 7,87 9,12

45 TPC 3/4, 64QAM 11,56 12,86 14,11

46 TPC 7/8, 64QAM 12,93 14,23 15,48

Таблица П.3.3.2. Множества рациональных СКК для различных частотно-энергетических параметров спутникового ретранслятора при OBO=6 дБ

8 Описание СКК ЭИИМ=52 дБВт

АР = 40МГц пот АР = 54МГц пот АР = 72МГц пот ^

10 LDPC 1/2, QPSK -6,87 С 3 с орг -5,57 С 3 с орг -4,32 С 3 сорг

13 LDPC 2/3, QPSK -5,32 -4,02 -2,77

16 LDPS 3/4, QPSK -4,11 -2,81 -1,56

22 TPC 7/8, QPSK -2,54 -1,24 0,01 С 2 сорг

27 LDPC 2/3, 8QAM -1,26 0,04 С 2 с орг 1,29 С 4 сорг

29 LDPC 3/4, 8QAM -0,05 С 2 с орг 1,25 С 4 с орг 2,50

33 TPC 7/8, 8-QAM 1,82 С 4 с орг 3,12 4,37

38 LDPC 3/4, 16QAM 2,70 4,00 5,25

43 TPC 7/8, 16QAM 4,57 5,87 7,12

45 TPC 3/4, 64QAM 9,56 10,86 12,11

46 TPC 7/8, 64QAM 10,93 12,23 13,48

Таблица П.3.3.3. Множества рациональных СКК для различных частотно-энергетических параметров спутникового ретранслятора при OBO=6 дБ.

8 Описание СКК ЭИИМ=54 дБВт

АР = 40МГц пот ^ АР = 54МГц пот АР = 72МГц пот ^

Ц1 Ц1 Цср1 Ц1 Цср1

10 LDPC 1/2, QPSK -8,87 ч3 -7,57 ч 3 -6,32 ч 3 Sopt

13 LDPC 2/3, QPSK -7,32 -6,02 -4,77

16 LDPS 3/4, QPSK -6,11 -4,81 -3,56

22 TPC 7/8, QPSK -4,54 -3,24 -1,99

27 LDPC 2/3, 8QAM -3,26 -1,96 -0,71

29 LDPC 3/4, 8QAM -2,05 -0,75 0,50 ч 4

33 TPC 7/8, 8-QAM -0,18 Ч2 1,12 ч 4 2,37

38 LDPC 3/4, 16QAM 0,70 ч 4 2,00 3,25

43 TPC 7/8, 16QAM 2,57 3,87 5,12

45 TPC 3/4, 64QAM 7,56 8,86 10,11

46 TPC 7/8, 64QAM 8,93 10,23 11,48

Таблица П.3.3.4. Множества рациональных СКК для различных частотно-энергетических параметров спутникового ретранслятора при OBO=3 дБ

8 Описание СКК ЭИИМ=50дБВт

АР = 40МГц пот АР = 54МГц пот АР = 72МГц пот

Ц0ре Ц0ре

10 LDPC 1/2, QPSK -7,87 Ч 3 -6,57 ч 3 -5,32 Ч 3

13 LDPC 2/3, QPSK -6,32 -5,02 -3,77

16 LDPS 3/4, QPSK -5,11 -3,81 -2,56

22 TPC 7/8, QPSK -3,54 -2,24 -0,99

27 LDPC 2/3, 8QAM -2,26 -0,96 0,29 ч 2

29 LDPC 3/4, 8QAM -1,05 0,25 ч 2 Sopt 1,50 ч 4

33 TPC 7/8, 8-QAM 0,82 ч 4 2,12 ч 4 3,37

38 LDPC 3/4, 16QAM 1,70 3,00 4,25

43 TPC 7/8, 16QAM 3,57 4,87 6,12

45 TPC 3/4, 64QAM 8,56 9,86 11,11

46 TPC 7/8, 64QAM 9,93 11,23 12,48

Таблица П.3.3.5. Множества рациональных СКК для различных частотно-энергетических параметров спутникового ретранслятора при OBO=3 дБ.

8 Описание СКК ЭИИМ=52 дБВт

АР = 40МГц пот ^ АР = 54МГц пот АР = 72МГц пот ^

Ц1 Ц1 Цср1 Ц1 Цср1

10 LDPC 1/2, QPSK -9,87 V3 -8,57 ч3 чорг -7,32 ч 3

13 LDPC 2/3, QPSK -8,32 -7,02 -5,77

16 LDPS 3/4, QPSK -7,11 -5,81 -4,56

22 TPC 7/8, QPSK -5,54 -4,24 -2,99

27 LDPC 2/3, 8QAM -4,26 -2,96 -1,71

29 LDPC 3/4, 8QAM -3,05 -1,75 -0,50

33 TPC 7/8, 8-QAM -1,18 0,12 Ч2 Чорг 1,37 Ч 4

38 LDPC 3/4, 16QAM -0,30 Ч2 1,00 Ч 4 Чорг 2,25

43 TPC 7/8, 16QAM 1,57 Ч4 4орг 2,87 4,12

45 TPC 3/4, 64QAM 6,56 7,86 9,11

46 TPC 7/8, 64QAM 7,93 9,23 10,48

Таблица П.3.3.6. Множества рациональных СКК для различных частотно-энергетических параметров спутникового ретранслятора при OBO=3 дБ.

8 Описание СКК ЭИИМ=54 дБВт

АР = 40МГц пот ^ АР = 54МГц пот ^ АР = 72МГц пот

Ц0ре Ц0ре

10 LDPC 1/2, QPSK -11,87 ч 3 -10,57 Ч 3 Чорг -9,32 Ч 3

13 LDPC 2/3, QPSK -10,32 -9,02 -7,77

16 LDPS 3/4, QPSK -9,11 -7,81 -6,56

22 TPC 7/8, QPSK -7,54 -6,24 -4,99

27 LDPC 2/3, 8QAM -6,26 -4,96 -3,71

29 LDPC 3/4, 8QAM -5,05 -3,75 -2,50

33 TPC 7/8, 8-QAM -3,18 -1,88 -0,63

38 LDPC 3/4, 16QAM -2,30 -1,00 0,25 Ч 2

43 TPC 7/8, 16QAM -0,43 Ч 2 0,87 Ч 4 2,12 Ч 4

45 TPC 3/4, 64QAM 4,56 Ч 4 5,86 7,11

46 TPC 7/8, 64QAM 5,93 7,23 8,48

Таблица П.3.3.7. Множества рациональных СКК для разных значений ЭИИМ при АРпот = 40МГц и Щот = 54МГц.

АР = 40МГц пот ^

8 Описание СКК £йв (45дБВт) £йв (47дБВт) £йв (49дБВт) £йв (51дБВт) £ЙВ (52,9дБВт)

10 LDPC 1/2, QPSK -3,17 -5,17 -7,17 -9,17 -11,07

13 LDPC 2/3, QPSK -1,62 -3,62 -5,62 -7,62 -9,52

16 LDPS 3/4, QPSK -0,41 -2,41 -4,41 -6,41 -8,31

22 TPC 7/8, QPSK 1,16 -0,84 -2,84 -4,84 -6,74

27 LDPC 2/3, 8QAM 2,44 0,44 -1,56 -3,56 -5,46

29 LDPC 3/4, 8QAM 3,65 1,65 -0,35 -2,35 -4,25

33 TPC 7/8, 8-QAM 5,52 3,52 1,52 -0,48 -2,38

38 LDPC 3/4, 16QAM 6,40 4,40 2,40 0,40 -1,50

43 TPC 7/8, 16QAM 8,27 6,27 4,27 2,27 0,37

45 TPC 3/4, 64QAM 13,26 11,26 9,26 7,26 5,36

46 TPC 7/8, 64QAM 14,63 12,63 10,63 8,63 6,73

АР = 54МГц пот

8 Описание СКК е^ (47дБВт) е^ (49дБВт) е^ (51дБВт) ейв (53дБВт) в„в (54,2дБВт)

10 LDPC 1/2, QPSK -3,87 -5,87 -7,87 -9,87 -11,07

13 LDPC 2/3, QPSK -2,32 -4,32 -6,32 -8,32 -9,52

16 LDPS 3/4, QPSK -1,11 -3,11 -5,11 -7,11 -8,31

22 TPC 7/8, QPSK 0,46 -1,54 -3,54 -5,54 -6,74

27 LDPC 2/3, 8QAM 1,74 -0,26 -2,26 -4,26 -5,46

29 LDPC 3/4, 8QAM 2,95 0,95 -1,05 -3,05 -4,25

33 TPC 7/8, 8-QAM 4,82 2,82 0,82 -1,18 -2,38

38 LDPC 3/4, 16QAM 5,70 3,70 1,70 -0,30 -1,50

43 TPC 7/8, 16QAM 7,57 5,57 3,57 1,57 0,37

45 TPC 3/4, 64QAM 12,56 10,56 8,56 6,56 5,36

46 TPC 7/8, 64QAM 13,93 11,93 9,93 7,93 6,73

Таблица П.3.3.8. Величина суммарных потерь Ь ж на линии «вниз»

при различных углах места ЗС

Угол места Р ,град 10 20 30 40 50

Ь№> дБ 209,20 208,90 208,70 208,50 208,40

Таблица П.3.3.9. значение показателей качества Ьр,Ьр,в и (•) для УМ 100 и 50

8 Описание СКК УМ р = 100 ум р = 500 Л£с1В

Е^в (100) ^в (500)

10 ЬБРС 1/2, ОРБК -4,08 0,79 -4,87 -4,88 0,79 -5,67 0,8

13 ЬБРС 2/3, ОРБК -3,78 -0,46 -3,32 -4,58 -0,46 -4,12 0,8

16 ЬБРБ 3/4, ОРБК -3,08 -0,97 -2,11 -3,88 -0,97 -2,91 0,8

22 ТРС 7/8, ОРБК -2,18 -1,64 -0,54 -2,98 -1,64 -1,34 0,8

27 ЬБРС 2/3, 80ЛМ -1,48 -2,22 0,74 -2,28 -2,22 -0,06 0,8

29 ЬБРС 3/4, 80ЛМ -0,78 -2,73 1,95 -1,58 -2,73 1,15 0,8

33 ТРС 7/8, 8-ОЛМ 0,42 -3,40 3,82 -0,38 -3,40 3,02 0,8

38 ЬБРС 3/4, 160ЛМ 0,72 -3,98 4,70 -0,08 -3,98 3,90 0,8